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酸性藍 74( IC) 是一種應用非常廣泛的靛藍類染料,可用于牛仔褲和其他藍色織物的染色,酸性藍 74還可以作為分析化學中指示劑以及用于顯微鏡觀察的染色劑。此外,酸性藍 74在食品、藥品和化妝品工業中都有所應用。然而這類靛藍染料可以引發腫瘤致癌,并可導致生殖、發育和神經性疾病,威脅人體健康,因此脫色降解水體中的酸性藍 74對于減小該染料造成的污染至關重要。
目前已有一些利用物理吸附的方法去除廢水中酸性藍 74的報道,使用的吸附材料包括殼聚糖和活性炭等。然而這些物理方法只能從液體中吸附分離染料,還需要繼續處理才能將染料脫色降解。化學處理需要向染料溶液中加入新的化學成分,這往往會對環境造成二次污染。酶催化的方法可以加速染料的脫色和分解,效率高且污染小,是一種更加環保的染料處理方法。利用高效的酶催化酸性藍 74脫色降解將成為減小酸性藍 74污染的重要途徑。
酸性藍 74(Indigo Carmine ,IC)是一種重要的陰離子合成染料,在食品、藥物、化妝品工業中應用廣泛,已被用作分析化學的指示劑、食品添加劑、生物研究中的顯微鏡標本染色劑和醫學中的診斷藥物等。
1.酸性藍 74氧化褪色光度法測定海帶中碘。碘被稱為“智力元素”,是人體所必需的微量元素之一。健康成人體內的碘含量約為30 mg,它的作用主要是促進人機體能量的代謝、產熱,促進體格發育和腦發育,幼兒時期碘缺乏會不同程度地使腦發育滯后,從而影響到智力,而且這種影響是不可逆的。食過量又會引起甲狀腺腫及甲亢,專家學者研究調查發現,高碘地區學生的智商明顯低于適碘區,成人日攝入碘量應不超過2 000 μg,否則會引發潛在危險甲狀腺腫。碘的食物來源主要為食鹽、海產品、蔬菜和乳制品等,研究測定海帶中微量碘十分有意義。
2.酸性藍 74催化褪色光度法測定鈷。利用鈷催化染料類顯色劑的氧化褪色反應,在環境檢測、生命科學及食品、藥物中進行痕量鈷的測定已有報道。有研究使用 氧化酸性藍 74的褪色反應來測定鈷。染料類顯色劑酸性藍 74( 5,5′-靛藍磺酸鈉)試劑在水溶液中,為一可逆的氧化還原反應體系,在pH值< 8.0的溶液中,其氧化還原電位可由下式表示:
實驗體系pH值為7.8,在此條件下滿足過渡金屬離子作為催化劑的氧化還原電對介于反應物氧化還原電對中間條件,即XHO-2/OH- > XCo( OH)3/Co( OH)2> XIo /Ir ,說明Co2+ 是該反應體系的催化劑,反應機理如下:
該方法線性范圍為0~ 1.0μg /25 mL,檢出限為9.92× 10- 7 g /L,反應的表觀活化能為8.66 k J/mo l,用于水樣中Co (Ⅱ )的分析,結果滿意。
3.酸性藍 74共振瑞利散射法測定蛋白質。蛋白質是生命的物質基礎,其測定在醫學、藥學、生命科學和食品營養學中有著重要的意義。測定蛋白質的光化學分析法主要有吸光光度法和熒光分析法等。近年來,共振瑞利散射(RRS)作為一種新的分析技術,在對蛋白質和核酸等生物大分子的分析研究中得到了廣泛的應用。基于染料生色團在生物大分子上的聚集作用,從而產生強烈的共振光散射。
研究表明:RRS 信號的增強與蛋白質的分子量大小和電性有關。在靜電作用為主的體系中,當溶液的pH 值小于蛋白質的等點時,蛋白質帶正電荷。陰離子染料與蛋白質之間通過靜電作用結合形成復合物,亦即染料在蛋白質上積形成較大的粒子因而產生強烈的RRS 增強信號。利用共振光散射技術,在pH 2.34 的介質中通過蛋白質和酸性藍 74的相互作用,使393 nm處共振光散射信號顯著增強,其增強程度與蛋白質含量成正比,據此建立了測定蛋白質的新方法。
在pH 2.34 的B-R 緩沖溶液中,酸性藍 74及蛋白質的共振瑞利散射(RRS)均十分微弱。但兩者結合時,形成的復合物能使RRS 信號急劇增強,最大散射波長為393 nm 。測定人血清白蛋白、牛血清白蛋白、γ-人球蛋白、卵白蛋白的線性范圍分別為0.1~3.7、0.08~3.0、0.05~2.0、0.1~2.4 mg /L ;相應的檢出限分別為24.6、20.7、20.4、25.7 μg /L 。本法用于人血清、牛奶、豆漿、尿液中總蛋白質的測定,結果與經典的考馬斯亮藍法一致。
CotA 漆酶能夠催化酸性藍 74脫色。影響CotA催化酸性藍 74脫色的主要因素為溫度、pH 和染料質量濃度。有研究對CotA 漆酶降解靛藍胭脂脫色條件進行了優化,建立了三元二次數學模型。該模型很好地擬合了酸性藍 74的脫色率與各因素之間的關系。pH、溫度、染料質量濃度3 因素對脫色率的影響具有交互作用,其對脫色率影響的顯著性由大到小依次為: pH、溫度、染料質量濃度。根據試驗實際情況得出的最優降解條件為pH= 8.6、溫度為60 ℃、染料質量濃度為41.5 mg/L,在該條件下酸性藍 74脫色率可達91.4%,與模型預測值接近。CotA 漆酶能夠催化酸性藍 74降解生成質荷比為216.07[M-Na]-的小分子化合物,酸性藍 74被降解。
[1] 范麗莉, 王炎, 趙敏, 等. CotA 漆酶催化酸性藍 74脫色條件優化[J]. 東北林業大學學報, 2016 (2016 年 09): 106-111.
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